מאפייני מבנה המכשיר של מיקרוסקופ כוח אטומי
במערכת מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM), הכוח שיש לגלות הוא כוח ואן דר ואלס בין האטומים. לכן, במערכת זו, שלוחה זעירה משמשת לזיהוי השונות של הכוח בין אטומים. שלוחות מיוצרות בדרך כלל מפריסת סיליקון או סיליקון ניטריד, בדרך כלל באורך 100-500 מיקרומטר ובעובי של כ-500 ננומטר-5 מיקרומטר. יש קצה חד בחלק העליון של שלוחה, המשמש לזיהוי כוח האינטראקציה בין הדגימה לקצה. לשלוט הזעיר מפרטים מסוימים, כגון: אורך, רוחב, מודול אלסטיות וצורת חוד, ומפרטים אלו נבחרים בהתאם למאפייני המדגם ומצבי פעולה שונים, ונבחרים סוגים שונים של בדיקות.
חלק זיהוי מיקום
במערכת מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM), כאשר יש אינטראקציה בין קצה המחט לדגימה, שלוחה יתנדנד. כאשר מקרינים את הלייזר על קצה המיקרו שלוחה, ישתנה גם מיקומו של האור המוחזר עקב תנופת ה-Cantilever. השתנה, מה שמביא לקיזוז. במערכת כולה, מסתמך על גלאי נקודת הלייזר כדי להקליט את ההיסט ולהמיר אותו לאות חשמלי לעיבוד אותות על ידי בקר SPM.
מערכת משוב
במערכת מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM), לאחר שהאות נקלט דרך גלאי הלייזר, האות ישמש כאות משוב במערכת המשוב, כאות כוונון פנימי, ומניע את הסריקה, שבדרך כלל מתבצעת של צינור קרמי פיזואלקטרי. בצע תנועה מתאימה של המכשיר כדי לשמור על הדגימה ועל קצה המחט כדי לשמור על כוח מסוים.
לְסַכֵּם
מערכת AFM משתמשת בסורק העשוי מצינורות קרמיקה פיזואלקטריים כדי לשלוט במדויק על תנועות סריקה זעירות. קרמיקה פיזואלקטרית הם חומרים בעלי תכונות מיוחדות. כאשר מתח מופעל על שני הקצוות הסימטריים של קרמיקה פיזואלקטרית, קרמיקה פיזואלקטרית תתארך או תתקצר בכיוון מסוים. אורך ההתארכות או הקיצור הוא ליניארי עם גודל המתח המופעל. כלומר, ניתן לשלוט בהתרחבות וההתכווצות הזעירים של קרמיקה פיזואלקטרית על ידי שינוי המתח. בדרך כלל, שלושה בלוקים קרמיים פיזואלקטריים המייצגים את כיווני X, Y ו-Z נוצרים בצורה של חצובה, ומטרת הנעת הגשושית לסריקה על פני הדגימה מושגת על ידי שליטה בהתרחבות והתכווצות של X ו-Y כיוונים; על ידי שליטה בהתרחבות והתכווצות הקרמיקה הפיאזואלקטרית בכיוון Z כדי להשיג את המטרה של שליטה על המרחק בין הגשושית לדגימה.
מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM) משלב את שלושת החלקים לעיל כדי להציג את מאפייני פני השטח של הדגימה: במערכת מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM), שלוחה זעירה משמשת כדי לחוש את האינטראקציה בין הקצה לדגימה. לגרום למיקרו שלוחה להתנדנד, ולאחר מכן להשתמש בלייזר כדי להקרין את האור בקצה שלוחה. כאשר הנדנדה נוצרת, מיקום האור המוחזר ישתנה ויגרום לקיזוז. בשלב זה, גלאי הלייזר יתעד את ההיסט. האות בזמן זה יישלח גם למערכת המשוב כדי להקל על המערכת לבצע התאמות מתאימות, ולבסוף יוצגו מאפייני פני השטח של המדגם בצורה של תמונות.
